O que é uma falha do arco DC?
Uma falha do arco é o fluxo de energia elétrica através de uma abertura de ar por meio de moléculas de gás ionizado. Embora o ar seja normalmente considerado como um meio não condutor, uma alta diferença potencial (tensão) entre dois condutores próximos pode fazer com que as moléculas de ar se desfaçam em seus constituintes ionizados (chamados de'Plasma'), que pode então carregar uma carga de um eletrodo para o outro.
A temperatura de um arco elétrico depende de uma série de fatores, como o nível de fluxo de corrente, mas em um sistema típico de PV, é facilmente quente o suficiente para derreter vidro, cobre e alumínio, e para iniciar a combustão de materiais circundantes.
As falhas do arco DC ocorrem no cabeamento DC dos sistemas solares fotovoltaicos.
Diagrama esquemático–Sistema solar inversor de cordas com cabeamento DC desprotegido. Cabeamento, articulações e equipamentos elétricos expostos a falhas do arco DC são mostrados em vermelho
O arco é um problema nos sistemas elétricos ca? Não
O arco não é visto como um risco comum em sistemas elétricos ca regulares. Isso ocorre em parte porque os padrões, práticas e projetos de componentes da indústria elétrica evoluíram nos últimos 100 anos ou mais, a um ponto em que as modernas instalações ca são muito seguras.
O arco é menos um problema nos sistemas CA porque os arcos CA tendem a se auto-extinguir à medida que a tensão se alterna, passando por 0 volts cem vezes por segundo para suprimentos de rede padrão. Para que um arco seja autossustentável, as condições para iniciar o arco devem estar presentes continuamente. DC permanece em uma tensão contínua e uma vez que um arco foi estabelecido ele continuará enquanto a tensão DC é
As falhas do arco DC ocorrem em todos os sistemas solares? Não
As falhas do arco DC ocorrem apenas em sistemas de inversor de cordas que possuem circuitos de tensão DC desprotegidos acima de aproximadamente 80 volts DC.
Onde no sistema solar ocorrem falhas do arco DC?
Podem ocorrer falhas em qualquer lugar do cabeamento DC que vai desde os módulos solares no telhado até o inversor de cordas que geralmente é instalado adjacente à central principal. Há aproximadamente 26 conexões no circuito DC de um pequeno sistema solar doméstico (2kW) que são efetuadas no local pelo instalador solar e aproximadamente 50 conexões em um sistema de 5kW. Todas essas conexões empreendidas pelo instalador solar é um ponto potencial de falha.
Há também conexões adicionais dentro dos módulos solares, isoladores DC e o inversor de cordas que são pontos potenciais de falha.
Quais são os tipos de falhas de arco DC que ocorrem em sistemas solares usando inversores de cordas?
Existem três tipos comuns de falhas de arco DC:
Série–Um arco de série ocorre quando uma conexão é quebrada enquanto o PV está produzindo corrente. Qualquer conexão intermitente no circuito DC tem o potencial de produzir uma falha de arco DC. Essas conexões podem incluir juntas soldadas dentro do módulo, conexões de fio do tipo de compressão, conectores usados nos cabos de arame ligados a módulos FOTOvoltaicos, conexões em isoladores DC, conexões no inversor, qualquer circuito DC no inversor ou qualquer cabeamento DC no circuito de cordas.
Paralelo–Arcos paralelos ocorrem quando há uma quebra no sistema de isolamento e fluxos de corrente entre positivo e negativo. Dois condutores de polaridade oposta no mesmo circuito dc são frequentemente executados próximos um do outro. O isolamento entre os dois fios pode se tornar ineficaz devido aos animais que os mastigam, quebra uv, embrittlement, rachaduras, entrada de umidade e danos mecânicos. Falhas paralelas do arco podem continuar ao longo dos condutores em direção à matriz queimando materiais ao longo do caminho.
Para o chão–Esta falha requer apenas a falha de um sistema de isolamento para o aterramento. Esta pode ser a estrutura do módulo solar, o racking da matriz solar, o telhado ou qualquer outra superfície aterrada.
Muitas vezes uma falha pode começar como um tipo de falha (por exemplo, falha de série), mas desenvolver-se em um tipo diferente de falha (por exemplo, falha paralela).
O que pode desencadear uma falha no arco DC?
Quebra da continuidade do condutor devido a:
·Juntas soltas devido à má instalação
·Juntas soltas devido a conexões de baixa qualidade
·Corrosão das articulações ao longo do tempo
Quebra do sistema de isolamento:
·Degradação do isolamento ao longo do tempo devido à exposição uv
·O isolamento rachado ao longo do tempo devido a mudanças de temperatura (quente–frio)
·Degradação do isolamento devido ao envelhecimento
·Danos ao isolamento por roedores, insetos, aves
·Danos ao isolamento durante a instalação
·Danos ao isolamento por futuras obras
·Entrada de água em cabos, conduítes.
·Entrada de água para isoladores de DC de instalação ruim
·Entrada de água para isoladores de DC devido à degradação de focas ao longo do tempo
·Entrada de água para inversor
·Entrada de água para módulo solar ou caixa de junção
As falhas do arco dc são algo para se preocupar?Sim
Falhas no arco dc foram identificadas como a causa principal de mais de 400 incêndios em edifícios domésticos e comerciais na Austrália–incêndios que arriscam a segurança dos ocupantes e causam danos à propriedade. As falhas do arco DC também causam danos significativos aos equipamentos solares.
Os componentes de cabeamento DC de alta qualidade podem ser selecionados e instalados com o maior cuidado. No entanto, o isolamento do cabo e a degradação do condutor ocorrerão ao longo do tempo, o que pode causar uma falha no arco DC.
Se você ver ou ouvir uma falha do arco DC, pode desligar o inversor parar o arco?Não
Falhas do arco DC ocorrem no cabeamento DC sob a matriz solar, em qualquer lugar ao longo do cabeamento DC desde a matriz solar no telhado até o inversor de cordas e até mesmo dentro do inversor de cordas. Desligar o inversor não desliga a fiação DC. A fiação DC da matriz solar para o inversor é ao vivo sempre que o sol está brilhando e não há nenhum método para isolar esta fiação. Assim, desligar o inversor não saciará uma falha do arco DC. Dependendo da localização da falha, operar o isolador DC do topo do telhado pode isolar a falha e extinguir o arco, no entanto, isso exigirá o acesso ao telhado e a localização do isolador DC apropriado. Interromper uma falha do arco DC com um isolador não é sem seus próprios perigos e só seria considerado como um último recurso.
Os inversores de cordas com proteção contra falhas de arco embutido fornecem proteção para todos os tipos de falhas de arco DC?Não
Existem alguns inversores de string disponíveis agora com detecção de falha de arco embutido. No entanto, estes NÃO detectam e isolam todos os tipos de falhas de arco DC listadas acima.
Inversores com identidade de detecção de arco incorporada uma falha do arco DC usando ruído no cabeamento DC produzido pelo arco. Uma vez detectado um arco, o circuito DC no inversor será isolado. Isso vai extinguir um'Série'arco, mas NÃO vai extinguir um'Paralelo'Ou'Chão'arco de falha. O cabeamento DC sob a matriz solar e até o inversor permanecerá ao vivo quando o circuito DC estiver isolado no inversor. Uma falha paralela ou terrestre continuará a ser arquear em sistemas solares usando inversores de cordas com proteção contra falhas de arco DC.
As falhas do arco DC só ocorrem em isoladores DC?Não
Há uma crença comum entre alguns instaladores solares de que falhas de arco DC só ocorrem em isoladores DC. Isso não está correto. As falhas do arco DC ocorrem onde houver juntas nos cabos DC, uma quebra da continuidade do cabo ou uma quebra de isolamento. Isso está ocorrendo nos módulos solares, nos conectores DC, no cabeamento DC, nas juntas nos isoladores DC ou dentro do inversor.
Remover isoladores do Rooftop DC é uma opção para reduzir falhas de arco DC?Não
Não instalar isoladores dc no telhado certamente eliminará a possibilidade de eles falharem no futuro. No entanto, a teoria elétrica básica dita que é necessário ser capaz de isolar um gerador de eletricidade o mais próximo possível da fonte. Por exemplo, se ocorrer uma falha no cabeamento DC na cavidade do telhado ou em qualquer lugar entre os módulos solares e o inversor de cordas, o sistema deve ser fornecido com uma maneira de desligar a fonte para isolar a falha. Se uma pessoa teve a infelicidade de entrar em contato com a fiação dc, o procedimento padrão de resgate seguro é isolar o fornecimento antes de tentar um resgate.
Assim, embora remover o isolador DC do telhado possa parecer uma maneira fácil de evitar que eles falem, não é prático deixar o sistema sem meios de isolar a matriz solar em caso de falha ou acidente.
A remoção de isoladores DC evitará falhas no arco DC?Não
As falhas do arco DC ocorrem onde houver juntas nos cabos DC, uma quebra da continuidade do cabo ou uma quebra do isolamento do cabo. Se um isolador DC foi substituído por uma caixa de junção ou caixa de empacotamento do conector DC, as falhas continuarão a ocorrer neste momento, bem como em outros pontos do circuito DC.
A abordagem mais eficaz para evitar falhas de arco DC é eliminar a presença de tensões dc perigosas usando microinverters ou o uso de alguns sistemas otimizados DC com DC seguro.
A probabilidade de falhas de arco DC aumenta à medida que os sistemas solares com invertedores de cordas envelhecem?Sim
A probabilidade de uma falha no arco DC aumenta à medida que os sistemas solares envelhecem. Isso ocorre porque as articulações na fiação DC corroem ao longo do tempo aumentando a impedância, causando calor e a quebra da continuidade da articulação resultando em uma falha do arco DC. Além disso, vedações em isoladores, conduítes etc degradam-se ao longo do tempo permitindo aumento de água que pode causar uma falha do arco DC.
Roedores, insetos, pássaros podem danificar o isolamento, obras futuras podem danificar o isolamento ou o isolamento pode simplesmente se degradar com o tempo.
É verdade que, enquanto um sistema solar DC for instalado de acordo com as Normas Australianas (AS5033) e as práticas de instalação e equipamentos de boa qualidade, então o sistema é'Seguro'?Não
Houve inúmeros casos de incêndios que começaram devido a equipamentos que foram considerados'alta qualidade'na época em que foi instalado, apenas para ter sido lembrado pelo fabricante anos depois devido a defeitos de fabricação ou design. Muitas vezes esses defeitos não aparecem até que o sistema esteja operando há vários anos.
Instalar sistemas solares em rooves é uma tarefa difícil e às vezes perigosa, particularmente em condições muitas vezes quentes e desconfortáveis. Essas condições não são propícias à perfeita mão-de-obra, e é preciso apenas um lapso momentâneo de concentração para não apertar uma caixa de junção ou isolador DC para o torque correto–que eventualmente falhará devido à entrada de água. Experiência prática é que mesmo o melhor comerciante pode cometer erros ocasionalmente e com sistemas DC esses erros podem ter consequências catastróficas.
Os Padrões Australianos (particularmente AS5033) fazem grandes esforços para tentar eliminar todas as causas prováveis de falhas de arco DC dentro de um sistema solar. Existem rigorosos regimes de inspeção em vigor (muito mais do que qualquer instalação elétrica regular) e ainda há inúmeros exemplos de falhas catastróficas do arco DC ocorrendo em sistemas solares DC todos os dias na Austrália. Isso por si só deve responder à pergunta sobre se seguir as normas australianas existentes é suficiente para eliminar as falhas do arco DC.
A única maneira de eliminar o risco de falhas de arco DC é eliminar a perigosa tensão DC do sistema ou usar uma tecnologia especificamente projetada para reduzir a tensão do sistema a níveis seguros em caso de falha.
A manutenção regular pode evitar falhas de arco DC em sistemas solares com inversores de cordas e cabeamento DC desprotegido?Não
Há uma crença comum de que se um sistema solar DC com cabeamento DC de média tensão desprotegido for instalado em conformidade com as normas australianas AS5033 e mantido regularmente é perfeitamente seguro. Isso não é verdade. Um instalador solar pode manter regularmente um sistema solar. No entanto, mesmo naquela noite após a inspeção ou qualquer noite após a inspeção um roedor, gambá etc pode morder através do isolamento do cabeamento DC. Quando o sol nasce os painéis solares começam a produzir energia, os condutores nus tornam-se ao vivo causando uma falha no arco DC e construindo fogo. É praticamente impossível para um instalador solar verificar que todas as vedações são impermeáveis prevenindo a entrada de água e também verificar se todas as juntas de cabo não estão corroídas e sujeitas a alta impedância.
Simplesmente não há um programa de manutenção que possa evitar uma falha de arco DC em sistemas solares com inversores de cordas e cabeamento DC desprotegido.
Isso só ocorre na Austrália?Não
Os Estados Unidos estão liderando a Austrália no enfrentamento deste problema. Em 2014, eles introduziram através do Código Elétrico Nacional (NEC), requisitos de desligamento rápido em matrizes solares. Isso desenergiza o cabo DC do teto para o inversor quando o sistema é desligado. Embora isso tenha ajudado, os incidentes de falhas do arco DC com a matriz solar continuaram. então eles estão agora planejando introduzir medidas de acordo com o NEC2017 sobre o desligamento rápido do nível do painel solar para limitar a tensão máxima de DC dentro de matrizes a 80V DC ou abaixo quando o sistema é desligado. O desligamento rápido do nível do painel solar fornecerá maior segurança para os serviços de emergência e para qualquer um que possa entrar em contato com o sistema solar.
O Reino Unido reconheceu o problema e empreendeu uma investigação detalhada sobre incêndios solares causados por falhas no arco dc.
( Referência de https://www.acsolarwarehouse.com/)
